Relé de Sobrecorriente Función 50 y 51

Relé de Sobrecorriente función 50 y 51 51 Son aquellos relés que que tienen por función la medición medición permanente de la intensidad de de corriente de un circuito en particular, a fin de comparado con los valores de ajustes (I set point) y establecer si existe una condición de elevados niveles de intensidad corriente o falla. Producto de una sobrecarga o un corto circuito Se utilizan en equipos o circuitos donde se requiere limitar a valores preestablecidos de circulación de corriente eléctrica de acuerdo a un tiempo, a mayor corriente menor es el tiempo tiempo que puede soportar el equipo sin daño. Para ello es muy útil conocer conocer la curva de daño del equipo. La función 50 de acuerdo acuerdo a normas ANSI, establece establece el disparo por instantáneo instantáneo y la 51 es el disparo temporizado. La protección de sobre corriente Tiene aplicaciones como protección principal en sistemas de baja o media tensión, en salidas de motores, circuitos aéreos o subterráneos; ejemplo las salidas de líneas de 13.8, 24, 34.5 y 69 kV. Además como protección secundaria de transformadores de potencia, generadores, etc.

2 Electromecanicos Reles Electromecánicos

Son aquellos que trabajan directamente con las magnitudes de tensión y corriente, para determinar su nivel, comparada con otra magnitud y/o establecer el ángulo de fase entre ellos. Los relés electromecánicos siempre efectúan una de estas evaluaciones, mediante la aplicación de las magnitudes que establecen campos magnéticos a través de los cuales se impulsan partes móviles para su accionamiento. En este caso toda la energía de funcionamiento proviene de las magnitudes de entrada. En general, tomando como base su principio de operación, estos relés se clasifican en:

Reles de Atracción de Armadura

Son los relés que utilizan como base de su operación principios electromagnéticos, al igual que los contactores. El tiempo de operación de este tipo de relés es de tipo instantáneo o acción inmediata; si se desea retardar la orden de disparo al interruptor, se debe recurrir a un relé de tiempo, intermediario entre el relé de protección y el interruptor, que permita ajustar el tiempo deseado de retardo. En los relés de atracción de armadura las señales producen campos magnéticos que son utilizados para mover una estructura. El movimiento de la estructura abre o cierra los contactos del relé. La construcción de los relés de atracción de armadura puede ser muy variada, en las figuras siguientes se indican algunas de ellas.

Figura 16. Rele Tipo Balancín

Figura 17. Rele Tipo Núcleo En el relé de la figura 16, se utiliza una especie de balancín para comparar el torque producido por el campo magnético de la corriente con un torque constante originado por un resorte, el relé cierra su contacto cuando la acción de la corriente supera la acción del resorte. El en relé de la figura 17 se compara la acción del campo magnético de la corriente para levantar un núcleo contra la acción de la gravedad, el relé cierra su contacto cuando la acción de la corriente supera a la gravedad. Una construcción similar, de menor inercia, es el relé de bobina móvil, en donde el movimiento lo realiza la bobina y el núcleo es fijo. En el relé de la figura 18, de construcción similar a la de un contactor, se compara la acción de la corriente contra la acción del resorte, el relé cierra el contacto cuando la acción de la corriente supera la acción del resorte y atrae a la armadura.

Figura 18. Rele Tipo Armadura Son los relés que utilizan como base de su operación principios de inducción, al igual que los motores. El tiempo de operación de este tipo de relés es ajustable, modificando la distancia que debe recorrer el inducida para cerrar el contacto, además es de tiempo inverso, a mayor señal menor tiempo, ya que la velocidad del giro depende de la magnitud del torque, y , por tanto, de la magnitud de la señal. Aunque eventualmente pueden utilizarse en los relés de inducción construcciones del tipo motor de corriente continua; sin embargo, normalmente, sólo se utiliza la construcción de corriente alterna del tipo inducción, ya que presenta mayor  confiabilidad.  Aunque la construcción de este tipo de relés puede ser muy variada sólo se hará referencia a dos tipos de construcción, como se muestra en las figuras siguientes. El relé de la figura 19 es un relé de inducción del tipo disco, baja inercia, que opera bajo el principio de los motores de polos de sombra o bobinas de sobra, en él, se compara el torque electromagnético con el torque producido por un resorte en espiral, el relé cierra el contacto cuando el torque electromagnético supera al del resorte y hace girar al disco. El relé de la figura 20 es un relé del tipo de copa con construcción similar al motor bifásico de control; la razón para aislar la copa del núcleo central, fijo, es la de reducir la inercia y obtener relés de alta velocidad de respuesta. En estos relés se compara, al igual que en el anterior, el torque electromagnético con el torque de un resorte en espiral, el relé cierra el contacto cuando el torque electromagnético supera al del resorte y hace girar la copa.

Figura 19. Rele de Disco

Figura. Rele de Copa

Reles de Estado Solidó (Electrónicos)

 A Continuación se hará una descripción general de todas las características de los reles en estado solidó (Electrónicos), analógicos y digitales, cabe citar lo referido a Palacios, A. (2000). Protecciones de Sistemas de Potencia. Editorial: Universidad de Carabobo. Son aquellos que además de resistencias y condensadores usan elementos discretos del tipo semiconductor tales como, diodos, diodos zener, varistor, termistor y transistores ó conformados por unidades lógicas, las cuales presentan dos estados "no salida", representando por cero (O) y "salida" representando por uno (1); es decir, la lógica cero (O) equivalen a cero voltaje y uno (1) a voltaje normal; también puede existir una lógica inversa en la cual las referencias de voltajes antes mencionadas invierten su condición. Las unidades de lógicas las conforman las compuertas tales como "and", "or", "not" y de retardo. Su principio de detección de falla y procesamiento de dato lo realizan por comparación de magnitud o de fase. Posteriormente estos relés han usado los circuitos lineales y digitales integrados para reemplazar a los elementos discretos anteriormente mencionados; ejemplo de ellos lo constituye el amplificador operacional. Estos relés a su vez se han clasificado en analógicos, digitales y numéricos.

Reles Analógicos

Son aquellos en los cuales las cantidades medidas son convertidas en voltajes menores, pero de señales similares, las cuales son combinadas o comparadas directamente a valores referenciales en detectores de niveles para producir la salida deseada.

Reles Digitales

Son aquellos en los cuales las cantidades A.C. medidas son manipuladas en forma análogas y subsecuentemente convertida en onda de voltaje cuadrada (binaria). En este caso los circuitos lógicos o microprocesadores comparan la relación de fase para la salida o no de la orden de disparo.

Reles Numéricos

Son aquellos en los cuales las cantidades A.C. son subsecuentemente muestreadas y convertidas en forma de data numérica. En este caso un microprocesador realiza operaciones matemáticas o lógicas sobre la data para la decisión de la salida o no de la orden de disparo. Para cumplir con esta función requieren que la información sea presentada en forma digital (palabras de 8 ó 16 bits); es decir, se incorpora un convertidor (A/D) de señales analógicas a digitales.  Adicionalmente cuenta con capacidad de memoria tanto para el almacenamiento de la data como para la aplicación de algoritmos. A continuación se presenta una comparación, con base a las características más resaltantes entre la tecnología convencional analógica (electromecánica y electrónica de estado sólido) y la moderna digital, cabe citar lo referido a ABB (1994). Protective Relaying Theory and Applications.

A)

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B)

Tecnología Analógica.

Manipulación directa de las señales eléctricas provenientes de los transformadores de medida (tensión y corriente). Detectores de nivel, con base a comparación de magnitud y/o fase. La lógica de control se efectúa a través de contactos auxiliares y/o salidas de relés repetidores. La posición de los equipos de maniobra, está dada por contactos auxiliares, asociadas a los mecanismos de mando. Instalación centralizada. Interconexión por medio de cables de cobre. Elementos inhibidores o de bloqueo del tipo mecánico o electromecánico, instalados cercanamente al equipo primario. Limitación de la capacidad de los transformadores de medida. Los relés en general son del tipo electromecánico diseñados para el cumplimiento de una determinada función ó electrónico del tipo modular pero para el cumplimiento de una determinada función por módulo.

Tecnología Numérica

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Conversión de las señales analógicas a digita1es. Como entradas actualmente se requieren las entradas de los contactos auxiliares y las salidas de los transformadores de medida. Los detectores de nivel, comparadores de magnitud y fase o cualquier otro elemento se realiza mediante algoritmos. Sustitución del cableado de cobre por la fibra óptica. Incorporación de equipos mu1tifunciona1es en una sola unidad. Incorporación de las funciones de autosupervisión. Adaptabilidad de la. protección diferencial a diferentes relaciones de los transformadores de corriente. Menor consumo de potencia de los equipos de control y protecciones. Incorporación de funciones inteligentes.

 A continuación se presentan en forma grafica en la figura la razón principal de estos beneficios:

Figura. Diferencia entre la Tecnología Convencional y la Numérica